BIM理念和技術(shù)的應(yīng)用探索

◎ 山東省棗莊市建筑安全監(jiān)督站 劉秋宏

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，將建筑工程生命全周期內(nèi)的各種相關(guān)信息加以整合的全新設(shè)計(jì)模式，是工程項(xiàng)目信息的集成化管理系統(tǒng)。這一概念最早由美國(guó)Autodesk公司在2002年提出，后來(lái)逐漸擴(kuò)展到歐美、日本、新加坡等發(fā)達(dá)國(guó)家。

一、BIM應(yīng)用的社會(huì)背景

BIM 作為一種創(chuàng)新性的建筑設(shè)計(jì)、施工和管理方法，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目流程的有效整合，提升效率、降低風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響、實(shí)現(xiàn)綠色的可持續(xù)設(shè)計(jì)。BIM 在復(fù)雜性形體的創(chuàng)建與加工中的優(yōu)勢(shì),也為設(shè)計(jì)帶來(lái)了更多的可能性。

BIM是建筑業(yè)的信息革命，它作為一個(gè)重要項(xiàng)目，已經(jīng)被列入我國(guó)科技部“十一五”期間國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出：“十二五”期間，要“加快建筑信息模型（BIM）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用”。此外， BIM作為當(dāng)今建筑界整合設(shè)計(jì)的一種全新方式 ，已被國(guó)際建筑師協(xié)會(huì)（UIA）作為建筑師職業(yè)實(shí)踐政策推薦導(dǎo)則之一在全球推廣。

BIM 技術(shù)日漸成為行業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，越來(lái)越多的企業(yè)積極參與研究、應(yīng)用與推廣。同時(shí)，BIM理念和技術(shù)的多領(lǐng)域應(yīng)用和多渠道傳播，使其社會(huì)需求度和關(guān)注度也不斷提高。

二、BIM國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況

根據(jù)美國(guó)麥格希（McGraw-Hill）的報(bào)告，作為BIM概念的發(fā)源地，2007-2009年，美國(guó)的BIM用戶(hù)從28%增長(zhǎng)到48%；2010年歐洲的BIM用戶(hù)則達(dá)到了36%，加拿大為48%。在美國(guó)的一些大型商業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)，BIM的普及率更是達(dá)到了80%以上。

在中國(guó)，除了開(kāi)發(fā)企業(yè)、軟件供應(yīng)商外，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)是 BIM 研究的重要組成部分，也是BIM 應(yīng)用的主體，許多設(shè)計(jì)單位已有相當(dāng)數(shù)量的項(xiàng)目實(shí)踐。

盡管在規(guī)模效益尚未形成之前，BIM 的初期投入比較大，但隨著 BIM規(guī)模和熟練度的提高，很多企業(yè)感受到了 BIM 所帶來(lái)的獨(dú)特價(jià)值，并從初期的研究階段，逐步進(jìn)入到更大規(guī)模的推廣與應(yīng)用之中。2009年舉行的全國(guó)建筑BIM設(shè)計(jì)大賽，全國(guó)共遞交作品48件，2010年增加到了150余件，2011年更是達(dá)到了200件。近年來(lái)，山東省也在文化中心等項(xiàng)目中不斷推廣應(yīng)用BIM技術(shù)。

三、BIM應(yīng)用創(chuàng)造社會(huì)價(jià)值

BIM提供虛擬建筑模型，從設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)傳遞到承建的營(yíng)造方再到業(yè)主，可以在各個(gè)階段添加各自專(zhuān)業(yè)的信息，更新、追蹤變更，維護(hù)共同、單一的模型。

（一）BIM應(yīng)用對(duì)建筑本身的影響

在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用BIM技術(shù)，可以通過(guò)對(duì)建筑物不同方案的性能做出分析、模擬、比較，從而得到高性能的建筑方案；加強(qiáng)BIM協(xié)同設(shè)計(jì)，可以改變?cè)O(shè)計(jì)溝通方式，減少“錯(cuò)、漏、碰、缺”等錯(cuò)誤的發(fā)生。提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量；同時(shí)BIM三維數(shù)字設(shè)計(jì)可以提高參數(shù)化、可視化和性能化設(shè)計(jì)能力，為設(shè)計(jì)施工一體化提供技術(shù)支撐。

在施工階段，BIM技術(shù)的研究與應(yīng)用，可以推進(jìn)BIM技術(shù)從設(shè)計(jì)階段向施工階段的應(yīng)用延伸，降低信息傳遞過(guò)程中的衰減。通過(guò)BIM技術(shù)配合施工，可提前發(fā)現(xiàn)管線、設(shè)備、結(jié)構(gòu)、建筑之間的沖突情況，并及時(shí)解決，從而減少施工錯(cuò)誤、節(jié)約施工工期、提高施工效率?；贐IM技術(shù)的4D項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)在大型工程施工過(guò)程中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程有效的可視化管理。

在運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段，通過(guò)BIM模型和 CFD（Computational Fluid Dynamics，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）模擬仿真技術(shù)，可以預(yù)測(cè)各類(lèi)能量負(fù)荷變化，制定相應(yīng)的能源方案，降低建筑的能源消耗，提高能源的利用效率。

同時(shí)，各種專(zhuān)業(yè)信息的積累還可以為建設(shè)項(xiàng)目的改建、擴(kuò)建、交易、拆除、使用及政府行為管理等服務(wù)。

（二）BIM應(yīng)用對(duì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的推動(dòng)

隨著社會(huì)的進(jìn)步和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，公眾對(duì)建筑設(shè)計(jì)有了更多的期望和更個(gè)性化的需求；國(guó)家節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變等決策的實(shí)施推廣也對(duì)建筑業(yè)提出了更高的要求。目前，整個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)的焦點(diǎn)從技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)向流程再造，而應(yīng)用工具也相應(yīng)調(diào)整以支持這種轉(zhuǎn)變。

推進(jìn)BIM技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作技術(shù)應(yīng)用，可以提升和完善企業(yè)綜合管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理與工程項(xiàng)目信息管理的集成，促進(jìn)企業(yè)設(shè)計(jì)水平和管理水平的提高。

BIM 的理念和技術(shù)作為信息傳遞的平臺(tái)，將各個(gè)環(huán)節(jié)、工種有機(jī)結(jié)合成為一體，優(yōu)化了設(shè)計(jì)程序，助推了設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

BIM 的廣泛應(yīng)用也吸引了更多有才華的年輕人進(jìn)入規(guī)劃、設(shè)計(jì)行業(yè)，有助于行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的提升，成為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、升級(jí)的必經(jīng)途徑。

（三）BIM應(yīng)用對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的貢獻(xiàn)

建筑物的性能基本上是由設(shè)計(jì)決定的。設(shè)計(jì)雖然只使用了5%左右（國(guó)內(nèi)2%）的建設(shè)成本，但卻決定了70%的建造成本。BIM技術(shù)應(yīng)用可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量及建筑物性能，減少錯(cuò)誤、縮短工期、降低成本。

根據(jù)美國(guó)Standford的設(shè)施工程整合中心（CIFE）對(duì)32個(gè)采用BIM的項(xiàng)目進(jìn)行分析得出，BIM應(yīng)用使未列在預(yù)算中的變更量減少40%以上；將建造成本估算誤差控制在3%以?xún)?nèi)；成本估算所需時(shí)間縮短80%；因事前沖突檢查而節(jié)省10%的合同金額；平均工期縮短超過(guò)7%。香港房屋署從一些示范項(xiàng)目的數(shù)據(jù)分析得出，在應(yīng)用BIM理念較為成熟的建設(shè)項(xiàng)目中，總造價(jià)可降低25%-30%。

另外，通過(guò) BIM 系統(tǒng)溝通，在設(shè)計(jì)之初將建筑過(guò)程和本身對(duì)環(huán)境的影響、能源的消耗和有效利用充分考慮在內(nèi)，實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境的長(zhǎng)久和諧；加強(qiáng)對(duì)成本、進(jìn)度計(jì)劃以及質(zhì)量的直觀控制，協(xié)調(diào)整合各種綠色建筑的設(shè)計(jì)、技術(shù)和策略，實(shí)現(xiàn)不同合作單位的無(wú)縫協(xié)作，有效規(guī)避人力、資本和資源等不必要的浪費(fèi)。BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、和諧社會(huì)具有相當(dāng)?shù)姆e極意義。

（四）BIM應(yīng)用對(duì)城市精細(xì)化管理的促進(jìn)

目前，國(guó)內(nèi)外大中城市都在持續(xù)創(chuàng)新管理手段，努力提升市政公用事業(yè)服務(wù)質(zhì)量，保障城市安全運(yùn)行和健康發(fā)展。BIM技術(shù)對(duì)城市管理者的意義在于，通過(guò)在數(shù)字化城市管理模式中的應(yīng)用，將數(shù)字化城市管理平臺(tái)功能向地下管線、城市安全等領(lǐng)域拓展和延伸，有效應(yīng)對(duì)城市消防、城市內(nèi)澇、城市交通及其他突發(fā)事件等多種問(wèn)題，為可持續(xù)性發(fā)展管理等提供預(yù)案。BIM技術(shù)在城市建設(shè)、管理及運(yùn)營(yíng)服務(wù)過(guò)程中的廣泛應(yīng)用，有助于推動(dòng)“數(shù)字城市”向“智慧城市”的飛躍。

（五）BIM應(yīng)用對(duì)人們生活福祉的提升

BIM技術(shù)應(yīng)用，使得建筑設(shè)計(jì)可視化程度大幅提高，能夠提供給業(yè)主和廣大市民直觀、鮮活的視覺(jué)體驗(yàn)，使得人們對(duì)居住環(huán)境日益提高的個(gè)性化需求成為可能。BIM技術(shù)帶來(lái)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高，建筑物性能和住區(qū)環(huán)境的完善，市民的居住環(huán)境和居住品質(zhì)有了明顯提升。BIM技術(shù)的應(yīng)用間接推動(dòng)了人們生活水平的提高，創(chuàng)造了社會(huì)福祉。

四、BIM應(yīng)用的推廣建議

（一）政策支持

給予BIM應(yīng)用以適當(dāng)?shù)墓膭?lì)政策。比如，政府項(xiàng)目、大型項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中，強(qiáng)制應(yīng)用BIM相關(guān)技術(shù)；對(duì)使用BIM技術(shù)的項(xiàng)目予以審批上的優(yōu)先或提速等等。

可以借鑒的是，在新加坡的BIM五年規(guī)劃中，新加坡住建部（BCA）從2010年起建立6百萬(wàn)新幣的基金，用于投入BIM先行者，涵蓋培訓(xùn)、咨詢(xún)、軟硬件等，到目前為止70%的金額已經(jīng)投放到位。從2012年起，政府公共部門(mén)的項(xiàng)目強(qiáng)制應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)及建設(shè)。

（二）標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)

針對(duì)目前BIM 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)缺失的狀況，盡快出臺(tái)技術(shù)推廣的指導(dǎo)性意見(jiàn)；相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)，包括軟件標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、交付標(biāo)準(zhǔn)、取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等。一方面鼓勵(lì)和支持行業(yè)先進(jìn)單位的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新；另一方面規(guī)范不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)，為BIM技術(shù)的推廣和轉(zhuǎn)化保駕護(hù)航。

（三）市場(chǎng)推廣

組織相關(guān)機(jī)構(gòu)搭建行業(yè)BIM信息庫(kù)，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；搭建網(wǎng)上平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的共享；組織行業(yè)內(nèi)交流、行業(yè)間交流，特別是設(shè)計(jì)方與建設(shè)方、施工方、建材商、設(shè)備商等的交流，強(qiáng)化市場(chǎng)推廣。

（四）項(xiàng)目示范

在不同性質(zhì)、不同區(qū)域的新建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)與建造全過(guò)程中，試點(diǎn)BIM技術(shù)應(yīng)用，突出示范效果。嘗試BIM技術(shù)應(yīng)用與優(yōu)秀項(xiàng)目設(shè)計(jì)評(píng)選、設(shè)計(jì)招投標(biāo)等日常工作的結(jié)合，擴(kuò)展示范途徑。組織相關(guān)項(xiàng)目的匯報(bào)、展示、展覽、研討等，擴(kuò)大示范效應(yīng)。

（五）重點(diǎn)應(yīng)用

加大BIM技術(shù)在重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)工程中的應(yīng)用。在綠色建筑、軌道交通、大型公建等工程中，多渠道、多層面推廣BIM技術(shù)應(yīng)用；通過(guò)政策傾斜，加大BIM技術(shù)在公租房等民生工程中的應(yīng)用力度。另外，將BIM技術(shù)推廣與“數(shù)字城市”建設(shè)結(jié)合，建立數(shù)字城市模型作為城市管理的有效手段，引領(lǐng)城市建設(shè)信息數(shù)字化。